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关于传感器,你需要了解的有这些

关于传感器,你需要了解的有这些

作者: 李渡 | 来源:发表于2016-10-24 10:45 被阅读237次

    传感器作为物联网感知层的重要组成部分,是实现物物相连的前提,在传感器上每一次大的突破,都有可能引发整个行业的巨变。今天跟后续的几篇文章,我们着重了解下传感器相关的内容。

    1、什么是传感器

    首先,要明白传感器的概念:传感器是把被测量转换成电化学量的装置。举个例子,比如测一块秤砣重量,就是把秤砣作用在传感器元件上的力转换成电信号输出,最后精确得到秤砣到底是几斤几两。
    一般传感器输出信号都是电量,便于传输、转换、处理和显示等。根据不同原理可能有不同的形式,如电压、电流、电容、电阻等。在很多学科和行业里,传感器也被称作敏感元件、检测器、转换器等,所以之后看到这些词,要想到很有可能是在说同一个东西。

    2、传感器基本构成

    传感器一般是由敏感元件和转换元件构成,敏感元件负责感受被测量的物体,转换元件再将敏感元件感受的信息转换成适合传输或者测量的电信号。



    另外传感器输出的信号一般都很微弱,需要信号调理与转换电路放大、运算调制等。在信号调理转换中、包括传感器的工作都是必须要有辅助电源才行,所以严格意义上,传感器的构成中还需要再加辅助电源。(现在普遍使用的智能传感器中还装有处理芯片)

    3、传感器的性能指标

    在现实生产中,同一类的传感器,收集和传输的信息质量有可能会有很大差异,这是因为不同的厂家生产的传感器性能会不一样。要看传感器好坏,我们需要先了解下传感器有哪些关键性能指标。
    传感器的性能指标,一般默认的是传感器在静态特性(在被测量的值处于稳定状态时的输入与输出的关系)下做的评估,包括灵敏度、线性度、迟滞、重复性、漂移、精度这六项。

    灵敏度:传感器的重要指标,表示输入量的变化引起的传感器输出量变化。一般是输出量增量与输入量增量的比,灵敏度越大,传感器越灵敏;

    线性度:线性度也叫非线性误差。



    在传感器输入与输出的关系中,按照理想情况,是一条线性曲线,但是实际测试过程中,却是一条非线性曲线。线性度就是在传感器的非线性曲线输出中,找出跟理想的线性输出差距最大的点,以输出差额除以测试中的输出最大值(满量程输出值),最后得出的绝对值就是线性度数值。所以线性度看的就是传感器输入与输出之间数量关系的线性程度;

    迟滞:迟滞指传感器在相同的最大测量前提下,输入量从最小到大(正行程),又从大到小(反行程)变化期间,输出特性不重合产生的差值。
    举个例子,小明从小到大5个苹果依次放到秤上称重,并记录数据。秤完后,又马上从大到小再秤一次。两轮过程中,同样是第三个苹果,秤下来的数值却不一致,这就是秤的迟滞。
    迟滞一般是敏感元件材料的物理性质和机械零部件缺陷造成的;

    重复性:重复性是指输入量按同一方向做全量程连续多次变化时,特性曲线不一致的程度。重复性误差属于随机误差;

    漂移:这词在玩某飞车游戏时,看到挺多,在这里跟车没一点关系。传感器的漂移指输入量不变情况下,输出量随时间变化的情况。产生漂移一般都有两方面原因:传感器的自身结构参数和周围环境变化;

    精度:精度有两层意思,准确度和精密度。准确度指测量值与真值的偏离程度,精密度说的却是每次测量同一个物品后得到不同值这类离散偏差。
    因为真值永远不可知,所以准确度看的就是测量的值跟一个定义出来的值的偏差。至于精密度,高精密的测量仪器一般都很贵。

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